ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชาฟิสิกส์ 3 ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา สำ นักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาสุราษฎร์ธานี ชุมพร แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย นางสาวระวิวิวิวิรรณ ทิทิทิพทิย์ย์ย์พัย์พัพันพัธ์ธ์ธ์ธ์ ตำตำตำตำแหน่น่น่งน่ครูรูรูรูวิวิวิทวิยฐานะครูรูรูชำรูชำชำชำนาญการ กลุ่ลุ่ลุ่มลุ่ สาระการเรีรีรียรีนรู้รู้รู้วิรู้วิวิทวิยาศาสตร์ร์ร์แร์ละเทคโนโลยียียียี
1 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย คำชี้แจงการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้สำหรับครู ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 3 ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง การ เคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย โดยการ เรียนรู้แบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ ครูมีบทบาทสำคัญ ดังนี้ 1. ศึกษาคู่มือการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ แผนการจัดการเรียนรู้ ผลการเรียนรู้ จุดประสงค์การ เรียนรู้ กระบวนการจัดการเรียนรู้ และการวัดและประเมินผลการเรียนรู้ให้เข้าใจอย่างชัดเจน 2. เตรียมชุดกิจกรรมการเรียนรู้และแบบบันทึกกิจกรรมประจำชุดการเรียนรู้ให้เรียบร้อย 3. แนะนำขั้นตอนการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ แนวทางการปฏิบัติให้นักเรียนทราบโดยละเอียด ตลอดจนกำหนดข้อตกลงร่วมกัน 4. ชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ในแต่ละชุดกิจกรรมการเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 5. ให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน เพื่อวัดความรู้ความเข้าใจของผู้เรียนเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย 6. จัดกิจกรรมการเรียนการสอนโดยปฏิบัติตามคำชี้แจง และตามขั้นตอนในชุดกิจกรรมการเรียนรู้ อย่างเคร่งครัด 7. ครูกำกับดูแลนักเรียนอย่างใกล้ชิดและอำนวยความสะดวกแก่นักเรียนขณะจัดกิจกรรมการเรียน การสอน 8. หลังเสร็จสิ้นการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้เสร็จแล้ว นักเรียนทำ แบบทดสอบหลังเรียน เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย และร่วมกันทำความสะอาด และเก็บวัสดุอุปกรณ์ให้เรียบร้อย 9. ครูรวบรวมคะแนนก่อนและหลังเรียนของนักเรียน และนำไปวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติต่อไป
2 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย คำชี้แจงการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้สำหรับนักเรียน ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 3 ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง การ เคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย โดยการ เรียนรู้แบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ นักเรียนมีบทบาทสำคัญ ดังนี้ 1. ให้นักเรียนทุกคนศึกษาเกี่ยวกับมาตรฐานการเรียนรู้สาระฟิสิกส์สาระสำคัญ ผลการเรียนรู้ จุดประสงค์การเรียนรู้ และขั้นตอนการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ให้เข้าใจ 2. ก่อนเรียนให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน 3. แบ่งกลุ่มๆ ละ 6 คน โดยแบ่งหน้าที่การทำงานให้ชัดเจน 4. การเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ จะต้องปฏิบัติตามขั้นตอนที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดและ ซื่อสัตย์ต่อตนเอง 5. หากนักเรียนมีข้อสงสัยหรือมีปัญหาใดๆ ที่ไม่เข้าใจ สามารถขอคำแนะนำจากครูได้ตลอดเวลา 6. หลังจากเสร็จสิ้นจากการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน 7. หลังจากนักเรียนเสร็จสิ้นจากกิจกรรมการเรียนในชุดกิจกรรมการเรียนรู้แล้ว ให้นักเรียนทำความ สะอาดและเก็บวัสดุอุปกรณ์ให้เรียบร้อย
3 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย บทบาทของครู 1. ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 2. ให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน เพื่อประเมินความรู้เดิมของนักเรียนก่อนเริ่มเรียน 3. เมื่อนักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียนเสร็จ ครูควรตรวจคำตอบแล้วแจ้งคะแนนให้นักเรียนทราบทันที 4. แบ่งนักเรียนเป็น 6 กลุ่มๆ ละ 6 คน คละตามผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ดังนี้คือ เรียนเก่ง 2 คน ปาน กลาง 2 คน และเรียนอ่อน 2 คน และเป็นกลุ่มตลอดการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ 5. ครูแนะนำวิธีใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เพื่อให้นักเรียนปฏิบัติได้อย่างถูกต้อง 6. ในขณะที่นักเรียนปฏิบัติกิจกรรม ครูควรให้การดูแลอย่างทั่วถึงและให้คำแนะนำกรณีที่นักเรียนไม่เข้าใจ ในกิจกรรมต่างๆ เป็นรายบุคคล และต้องพยายามกระตุ้นให้นักเรียนปฏิบัติกิจกรรมด้วยตนเองให้มาก ที่สุด 7. ให้นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน หลังจากที่เรียนโดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เสร็จเรียบร้อย 8. ครูตรวจคำตอบแบบทดสอบหลังเรียนแล้วแจ้งคะแนนให้นักเรียนทราบอีกครั้งเพื่อดูความก้าวหน้าของ ตนเอง 9. ครูกรอกคะแนนในแต่ละกลุ่มชุดกิจกรรมการเรียนรู้ทั้งคะแนนก่อนเรียน ระหว่างกิจกรรมการเรียน และ หลังเรียน ลงในแบบประเมินประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมการเรียนรู้ 10. ครูควรย้ำให้นักเรียนเก็บชุดกิจกรรมการเรียนรู้และวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ให้เรียบร้อยหลังเสร็จสิ้นการ จัดการเรียนรู้แต่ละครั้ง 11. ครูควรสรุปผลการใช้ชุดกิจกรมการเรียนรู้ทุกครั้ง ตลอดจนปัญหา และข้อเสนอแนะไว้ด้วยหลังจากที่ได้ ประเมินประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมการเรียนรู้
4 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย บทบาทของนักเรียน 1. อ่านคำชี้แจง ศึกษาวิธีการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ และบทบาทของนักเรียนให้เข้าใจก่อนลงมือศึกษา ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ 2. ทำแบบทดสอบก่อนเรียนในแต่ละหัวข้อ จำนวน 10 ข้อ โดยใช้เวลา 10 นาที เพื่อตรวจสอบความรู้เดิม ของนักเรียน 3. นักเรียนศึกษาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามขั้นตอนที่ระบุไว้ในใบคำสั่งขณะปฏิบัติกิจกรรม หากมีข้อสงสัย ให้ขอคำแนะนำจากครู 4. นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียนหลังจากที่เรียนโดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เสร็จเรียบร้อย 5. หลังจากทำกิจกรรมเสร็จเรียบร้อยแล้ว ให้นักเรียนเก็บวัสดุอุปกรณ์ประกอบชุดกิจกรรมการเรียนรู้ให้ เรียบร้อย 6. ในการทำกิจกรรมตามชุดกิจกรรมการเรียนรู้ ขอให้นักเรียนทำด้วยความตั้งใจ อีกทั้งให้ความร่วมมือ และมีความซื่อสัตย์ต่อตนเองให้มากที่สุด โดยไม่ดูเฉลยก่อนทำกิจกรรมและแบบทดสอบ 7. หากนักเรียนคนใดเรียนไม่ทันหรือเรียนยังไม่เข้าใจ ให้นำชุดกิจกรรมการเรียนรู้ไปศึกษาเพิ่มเติม นอกเวลาเรียน เพื่อให้เข้าใจมากยิ่งขึ้น
5 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย สิ่งที่ครูและนักเรียนต้องเตรียม สิ่งที่ครูต้องเตรียม 1. ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 3 เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย สำหรับครู 2. ศึกษาคู่มือครู แผนการจัดการเรียนรู้โดยละเอียดและปฏิบัติตามแผนการจัดการเรียนรู้ให้ครบทุก ขั้นตอน 3. ศึกษาเนื้อหา วิธีการจัดกิจกรรม การวัดและประเมินผลของชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 3 สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย โดยละเอียด 4. ควรเตรียมสื่อ วัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ให้พร้อมใช้งาน สิ่งที่นักเรียนต้องเตรียม 1. ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 3 เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 สำหรับนักเรียน ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย 2. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ม.5 เล่ม 3 ของ สสวท. 3. สมุดบันทึก 4. อุปกรณ์การเรียน
6 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ผังมโนทัศน์ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แรงกับการเคลื่อนที่ คาบการสั่นของวัตถุ ติดปลายสปริง คาบการแกว่งของ ลูกตุ้มอย่างง่าย ความถี่การสั่นของ วัตถุติดปลายสปริง ความถี่การแกว่ง ของลูกตุ้มอย่างง่าย การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
7 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย สาระวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ฟิสิกส์) สาระสำคัญ ผลการเรียนรู้ จุดประสงค์การเรียนรู้ เวลาที่ใช้ในการเรียน สาระวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ฟิสิกส์) สาระฟิสิกส์ ม.5 ข้อ 2 เข้าใจการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย ธรรมชาติของคลื่น เสียงและ การได้ยินปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับเสียง แสงและการเห็น ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับแสง รวมทั้งนำความรู้ ไปใช้ประโยชน์ สาระสำคัญ การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายของวัตถุจะมีแรงที่ดึงวัตถุให้กลับมาที่ตำแหน่งสมดุล เรียกแรงนี้ ว่าแรงดึงกลับ (restoring force) การสั่นของมวลติดปลายสปริงและการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายเป็นตัวอย่าง ของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย การสั่นของมวลติดปลายสปริง แรงดึงกลับเท่ากับ -kx จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน จะได้ ความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงตัวสปริง (k) มวลของวัตถุ (m) กับ ตามสมการ ความถี่เชิงมุม คาบ และความถี่ ในทำนองเดียวกันนี้ของการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายแรงดึงกลับเท่ากับ − เมื่อพิจารณา กรณี < 10 จะได้ ความถี่เชิงมุม คาบ และความถี่
8 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย สาระวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ฟิสิกส์) สาระสำคัญ ผลการเรียนรู้ จุดประสงค์การเรียนรู้ เวลาที่ใช้ในการเรียน ผลการเรียนรู้ 1. ทดลองและอธิบายการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายของวัตถุติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย รวมทั้งคำนวณปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง จุดประสงค์การเรียนรู้ ความรู้ (K) 1. อธิบายผลของแรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายได้ ทักษะกระบวนการ (P) ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 1. ทดลองการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายของรถทดลองติดปลายสปริงได้ 2. ทดลองการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายได้ 3. คำนวณปริมาณที่เกี่ยวข้องกับคาบการสั่นของมวลติดปลายสปริงและการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายได้ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 1. การสื่อสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ (การอภิปรายร่วมกันและการนำเสนอผล) 2. ความร่วมมือการทำงานเป็นทีมและภาวะผู้นำ คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1. ความซื่อสัตย์ 2. ความมุ่งมั่นอดทน 3. ความอยากรู้อยากเห็น สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการคิด 2. ความสามารถในการแก้ปัญหา 3. ความสามารถในการสื่อสาร 4. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี เวลาที่ใช้ในการเรียน เวลาที่ใช้ในการเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ จำนวน 6 ชั่วโมง
9 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ขั้นตอนการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย นักเรียนศึกษาคำแนะนำ การใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนศึกษาสาระวิทยาศาสตร์ เพิ่มเติม (สาระฟิสิกส์ม.5 ข้อ 2) สาระสำคัญ ผลการเรียนรู้ และจุดประสงค์การเรียนรู้ นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน นักเรียนปฏิบัติกิจกรรมการเรียนรู้ ตามขั้นตอน เรียนรู้ซ้ำ ไม่ผ่าน (ต่ำกว่าร้อยละ 80) ผ่าน (สูงกว่าร้อยละ 80) กิจกรรมการเรียนรู้ขั้นสร้างความสนใจ กิจกรรมการเรียนรู้ขั้นสำรวจและค้นหา กิจกรรมการเรียนรู้ขั้นอธิบาย และลงข้อสรุป กิจกรรมการเรียนรู้ขั้นขยายความรู้ กิจกรรมการเรียนรู้ขั้นประเมิน นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน
10 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แบบทดสอบก่อนเรียน เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย คำชี้แจง แบบทดสอบชุดนี้เป็นแบบปรนัย 4 ตัวเลือก มีจำนวน 10 ข้อ ใช้เวลาทำ 10 นาที ให้นักเรียนเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว แล้วทำเครื่องหมาย (X) ลงในกระดาษคำตอบ ****************************************************** 1. วัตถุที่สั่นแบบฮาร์มอนิกอย่างงง่ายจะต้องมีแรงกระทำต่อวัตถุอย่างไร ก. แรงต้องมีทิศเข้าตำแหน่งสมดุลเสมอ ข. แรงต้องมีทิศเข้าหาศูนย์กลางเสมอ ค. แรงต้องตั้งฉากกับความเร็วเสมอ ง. แรงต้องคงที่ทั้งขนาดและทิศทาง 2. คาบการสั่นของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายของวัตถุที่ติดปลายสปริงขึ้นอยู่กับอะไร ก. มวลของวัตถุที่ติดปลายสปริง ข. ค่าคงที่ของสปริง ค. ความยาวของสปริง ง. ข้อ ก. และ ข้อ ข. ถูก 3. แขวนมวล 30 กรัม ติดกับปลายสปริงเบาที่มีค่านิจสปริง (k) = 100 N/m เมื่อดึงมวลออกมาให้ห่างจาก สมดุล 20 cm แล้วปล่อยให้แกว่งแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ความถี่เชิงมุมของการสั่นเป็นเท่าใด ก. 0.57 rad/s ข. 1.82 rad/s ค. 18.2 rad/s ง. 57.7 rad/s 4. ถ้าจะทำการทดลองเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างมวลของวัตถุที่ติดปลายสปริง กับคาบการสั่นของสปริง ต้องควบคุมสิ่งใดต่อไปนี้ให้เหมือนกัน a. ค่านิจของสปริง b. ระยะห่างจากตำแหน่งสมดุล c. มวลของวัตถุที่ติดปลายสปริง ก. ข้อ a และ c ข. ข้อ b และ c ค. ข้อ a และ b ง. ข้อ a, b และ c 5. นายเขียวอ้วนกว่านายขาว เมื่อนั่งรถที่มีโชคติดสปริงที่มีค่าคงที่เท่ากัน เวลาตกหลุมเดียวกัน ใครจะสั่นแล้ว มีความถี่มากกว่ากัน ก. ไม่แน่นอนขึ้นอยู่กับหลุมลึกหรือตื้น ข. ไม่แน่นอนขึ้นอยู่กับหลุมใหญ่หรือเล็ก ค. นายขาวสั่นด้วยความถี่มากกว่า ง. นายเขียวสั่นด้วยความถี่มากกว่า 6. ข้อความใดถูกต้องเกี่ยวกับคาบของลูกตุ้มนาฬิกา ก. ไม่ขึ้นอยู่กับความยาวเชือก ข. ไม่ขึ้นอยู่กับมวลของลูกตุ้ม ค. ไม่ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงของโลก ง. มีคาบเท่าเดิมถ้าไปแกว่งบนดวงจันทร์
11 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แบบทดสอบก่อนเรียน เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย (ต่อ) 7. เด็กชายแดงอ้วนกว่าเด็กชายดำ นั่งเล่นชิงข้าที่สนามเด็กเล่น ซึ่งมีความยาวของสายชิงช้าเท่ากัน ถ้าแกว่ง ด้วยแรงที่เท่ากัน คาบการแกว่งของเด็กทั้งสองเป็นอย่างไร ก. คาบการแกว่งของเด็กชายทั้งสองเท่ากัน ข. คาบการแกว่งของเด็กชายดำน้อยกว่าเด็กชายแดง ค. คาบการแกว่งของเด็กชายดำมากกว่าเด็กชายแดง ง. สรุปไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าใครแกว่งแรงกว่ากัน 8. ลูกตุ้มมีความยาว 0.4 เมตร แกว่งในอัตรา 0.6 รอบต่อวินาที ถ้าต้องการให้ความถี่ของการสั่นเปลี่ยนเป็น 1.0 รอบต่อวินาที ลูกตุ้มต้องมีความยาวกี่เมตร ก. 0.144 เมตร ข. 0.24 เมตร ค. 0.31 เมตร ง. 0.42 เมตร 9. ในการทดลองเรื่องมวลของวัตถุมีผลต่อคาบการแกว่งหรือไม่ ต้องออกแบบการทดลองตามข้อใดจึงจะ เหมาะสม ก. ใช้เชือกที่ยาวแตกต่างกัน แขวนด้วยมวลที่มีขนาดแตกต่างกัน ปล่อยให้แกว่งและจับเวลา ครบรอบ 20 รอบ ข. ใช้เชือกที่ยาวแตกต่างกัน แขวนด้วยมวลที่มีขนาดเท่ากัน ปล่อยให้แกว่งและจับเวลา ครบรอบ 20 รอบ ค. ใช้เชือกที่ยาวเท่ากัน แขวนด้วยมวลที่มีขนาดแตกต่างกัน ปล่อยให้แกว่งและจับเวลา ครบรอบ 20 รอบ ง. ใช้เชือกที่ยาวเท่ากัน แขวนด้วยมวลที่มีขนาดเท่ากัน ปล่อยให้แกว่งและจับเวลาครบรอบ 20 รอบ 10.เด็กชายแดงอ้วนกว่าเด็กชายดำ นั่งเล่นชิงช้าที่สนามเด็กเล่น ซึ่งมีความยาวของสายชิงช้าเท่ากัน ถ้าแกว่ง ด้วยแรงที่เท่ากัน คาบการแกว่งของเด็กทั้งสองเป็นอย่างไร ก. คาบการแกว่งของเด็กชายทั้งสองเท่ากัน ข. คาบการแกว่งของเด็กชายดำน้อยกว่าเด็กชายแดง ค. คาบการแกว่งของเด็กชายดำมากกว่าเด็กชายแดง ง. สรุปไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าใครแกว่งแรงกว่ากัน
12 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย กระดาษคำตอบแบบทดสอบก่อนเรียน เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ตอน แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย คำชี้แจง แบบทดสอบชุดนี้เป็นแบบปรนัย 4 ตัวเลือก มีจำนวน 10 ข้อ ใช้เวลาทำ 10 นาที ให้นักเรียนเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว แล้วทำเครื่องหมาย (X) ลงในกระดาษคำตอบ ชื่อ-นามสกุล............................................................ชั้น. ม.5/………….เลขที่............... ข้อ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 เกณฑ์การผ่าน ได้คะแนนร้อยละ 80 ขึ้นไป (8 คะแนนขึ้นไป) คะแนน ระดับคุณภาพ การประเมิน ผลการประเมิน 9-10 ดีมาก ผ่าน คะแนนเต็ม 10 คะแนน คะแนนที่ได้.......................คะแนน ระดับคุณภาพ ดีมาก ดี พอใช้ ปรับปรุง ผลการประเมิน ผ่าน ไม่ผ่าน 8 ดี 5-7 พอใช้ ไม่ผ่าน 0-4 ปรับปรุง ลงชื่อ...............................................ผู้ประเมิน (...................................................)
13 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.1 เรื่อง ลักษณะการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย คำชี้แจง ให้นักเรียนพิจารณาภาพลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวันต่อไปนี้ แล้วตอบ คำถามว่าภาพใดมีลักษณะการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย (6 คะแนน) ภาพที่ 1.1 นาฬิกาลูกตุ้ม ภาพที่ 1.4 รถไฟเหาะ ที่มา : https://Seiko-Pendulum-Clock-Brown ที่มา : https://tuemaster.com ภาพที่ 1.2 ดาวเทียมโคจรรอบโลก ภาพที่ 1.5 การแกว่งของชิงช้า ที่มา : http://www.lesa.biz/space-technology ที่มา : https://house.htgetrid.com/images ภาพที่ 1.2 รถทดลองติดปลายสปริง ภาพที่ 1.6 เครื่องเล่นไวกิ้ง ที่มา : https://tuemaster.com ที่มา : https://f.ptcdn.info ภาพที่มีลักษณะการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย คือ ข้อที่............................................. ภาพที่ไม่มีลักษณะการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย คือ ข้อที่......................................... ข้อ 1 ข้อ 2 ข้อ 4 ข้อ 5 ข้อ 3 ข้อ 6
14 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.2 เรื่อง การเคลื่อนที่ของมวลติดปลายสปริง คำชี้แจง ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มพิจารณาภาพต่อไปนี้ และอภิปรายภายในกลุ่ม เพื่อตอบคำถามใต้ภาพ และส่งตัวแทนนำเสนอผลการอภิปราย (4 คะแนน) ภาพที่ 1.7 การเคลื่อนที่ของมวลติดปลายสปริง ที่มา : http://www.pm.ac.th คำถาม นักเรียนคิดว่าเมื่อปล่อยมวลให้เกิดการเคลื่อนที่จะมีแรงกระทำต่อมวลหรือไม่ เพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... เมื่อปล่อยให้มวลติดปลายสปริงเคลื่อนที่จะมี แรงกระทำต่อมวลนั้นหรือไม่ และเพราะเหตุใด จึงเป็นเช่นนั้น เราไปค้นหาคำตอบในกิจกรรม ต่อไปเลยครับ
15 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.3 เรื่อง การเคลื่อนที่ของของรถทดลองซึ่งติดอยู่กับสปริง รายชื่อสมาชิกในกลุ่ม 1. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 2. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 3. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 4. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 5. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 6. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. คำชี้แจง 1. ครูแบ่งนักเรียนเป็นกลุ่มๆ ละ 5 - 6 คน คละตามระดับเก่ง ปานกลาง อ่อน 2. นักเรียนแต่ละกลุ่มศึกษาวิธีการทำกิจกรรมให้เข้าใจ 3. นักเรียนแต่ละกลุ่มทำกิจกรรมตามขั้นตอนด้วยความตั้งใจ พร้อมทั้งบันทึกผลการทดลอง ตอบคำถามท้ายการทดลอง และอภิปรายสรุปผลการทดลอง (10 คะแนน) จุดประสงค์ของการทดลอง 1. อธิบายการกระจัด ความเร็วและความเร่งของรถทดลอง และแรงที่กระทำต่อรถทดลองที่เคลื่อนที่ แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายในช่วงเวลาครึ่งคาบ จากลักษณะของจุดที่ปรากฏบนแถบกระดาษ 2. บอกความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัดและความเร็วจากกราฟความสัมพันธ์ อุปกรณ์การทดลอง รายการ จำนวน (ต่อกลุ่ม) 1. ชุดรางไม้พร้อมรถทดลอง 1 ชุด 2. ลวดสปริง 1 ชิ้น 3. ชุดเครื่องเคาะสัญญาณเวลาพร้อมกระดาษคาร์บอน 1 ชุด 4. แถบกระดาษ 1 แถบ 5. หม้อแปลงโวลต์ต่ำ 1 เครื่อง
16 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.3 เรื่อง การเคลื่อนที่ของของรถทดลองซึ่งติดอยู่กับสปริง (ต่อ) วิธีการทดลอง 1. ดึงรถทดลองออกห่างจากตำแหน่งสมดุลประมาณ 5 เซนติเมตร 2. กดสวิตซ์ที่หม้อแปลงให้เครื่องเคาะสัญญาณเวลาทำงาน จากนั้นปล่อยมือให้รถทดลองเคลื่อนที่ ขณะ รถกำลังจะเริ่มเคลื่อนที่สวนกลับทางเดิมให้ปิดสวิตซ์ 3. นำแถบกระดาษมาหาการกระจัดของรถทดลอง โดยวัดจากตำแหน่งสมดุล จากนั้นหาความเร็วที่เวลา ต่างๆ ตลอดการเคลื่อนที่ 4. เขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัดกับเวลา และความเร็วกับเวลา โดยให้เวลาเป็นแกนนอน ผลการทดลอง ตารางบันทึกผลการทดลอง เวลา (x ) s การกระจัด (cm) เวลา (x ) s ระยะทาง 2 ช่วงจุด (cm) ความเร็ว (cm/s) 0 0 - 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 12 11 14 13 16 15 18 17
17 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.3 เรื่อง การเคลื่อนที่ของของรถทดลองซึ่งติดอยู่กับสปริง (ต่อ) เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัดกับเวลา เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วกับเวลา การกระจัด (cm) เวลา (x ) s ความเร็ว (cm/s) เวลา (x ) s บันทึกผลการทดลองแล้ว ไปตอบคำถามท้าย การทดลองในกิจกรรมต่อไปเลยนะจ๊ะ
18 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.4 เรื่อง เพื่อนคู่คิด คำชี้แจง 1. ให้นักเรียนแต่ละคนคิด หาคำตอบในคำถามที่ครูกำหนดไว้ (10 คะแนน) 2. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนช่วยกันคิดและบันทึกคำตอบ 3. นักเรียน 3 คู่ (6 คน) รวมเป็นกลุ่ม ร่วมกันคิด แบ่งปันและแลกเปลี่ยนเรียนรู้ในกลุ่ม คำถามท้ายการทดลอง นักเรียนตอบคำถามต่อไปนี้ 1. แรงส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของรถทดลองหรือไม่ อย่างไง ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. กราฟการกระจัดกับเวลาและความเร็วกับเวลา มีลักษณะอย่างไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. จากกราฟการกระจัดกับเวลา รถทดลองมีการกระจัดมากที่สุดและการกระจัดเป็นศูนย์ ณ เวลาใด ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. พิจารณากราฟการกระจัดกับเวลา เปรียบเทียบกับกราฟความเร็วกับเวลา 4.1 ขณะการกระจัดเป็นศูนย์ ความเร็วของรถทดลองเป็นอย่างไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 4.2 ขณะการกระจัดมากสุด ความเร็วของรถทดลองเป็นอย่างไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. จากกราฟการกระจัดกับเวลา และกราฟความเร็วกับเวลาของรถทดลอง รถทดลองเคลื่อนที่ได้กี่รอบ และใช้เวลาเท่าใด ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. จากกราฟความเร็วกับเวลา ความชันของกราฟแทนปริมาณใด ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 7. จากกราฟความเร็วกับเวลา ก่อนผ่านและหลังผ่านตำแหน่งสมดุล ความเร่งของรถทดลองมีขนาด เปลี่ยนแปลงอย่างไร และมีทิศทางเทียบกับการกระจัดอย่างไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………
19 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.4 เรื่อง เพื่อนคู่คิด (ต่อ) อภิปรายผลการทดลอง …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. สรุปผลการทดลอง …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..
20 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.5 เรื่อง ระดมสมอง คำชี้แจง 1. ให้นักเรียนแต่ละคนคิด หาคำตอบในคำถามที่ครูกำหนดไว้ (10 คะแนน) 2. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนช่วยกันคิดและบันทึกคำตอบ 3. นักเรียน 3 คู่ (6 คน) รวมเป็นกลุ่ม ร่วมกันคิด แบ่งปันและแลกเปลี่ยนเรียนรู้ในกลุ่ม การเคลื่อนที่ของรถทดลองซึ่งติดอยู่กับสปริง ภาพที่ 1.8 รถทดลองติดปลายสปริง ที่มา : https://tuemaster.com จากการทดลอง การเคลื่อนที่ของของรถทดลองซึ่งติดอยู่กับสปริง พบว่า แรงดึงกลับเป็นแรงที่ดึงรถ ทดลองให้เคลื่อนที่กลับมายังตำแหน่งสมดุล นั่นคือ แรงดึงกลับที่สปริงกระทำต่อรถทดลองทำให้รถทดลอง เคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ สมการ แรงดึงกลับของสปริง (กฎของฮุค) แรงที่กระทำต่อรถทดลอง (กฎของนิวตัน) ความเร่งของรถทดลองติดปลายสปริง ความเร่งของระบบที่เคลื่อนที่แบบ ฮาร์มอนิกอย่างง่าย ความถี่เชิงมุมของรถทดลองติดปลายสปริง คาบของรถทดลองติดปลายสปริง ความถี่ของรถทดลองติดปลายสปริง
21 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบความรู้ที่ 1.1 เรื่อง การคำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสั่นของวัตถุติดปลายสปริง ตัวอย่างที่ 1 วัตถุมวล 0.5 กิโลกรัม ติดอยู่กับปลายสปริงที่มีค่าคงตัวสปริง 5.0 นิวตันต่อเมตร อยู่บนพื้นลื่น ดังภาพ เมื่อดึงวัตถุออกจากตำแหน่งสมดุล แล้วปล่อยให้เคลื่อนที่กลับไปกลับมาแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย คาบการ เคลื่อนที่เป็นเท่าใด แนวคิด คาบการเคลื่อนที่ของวันถุติดปลายสปริง = 2√ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ m = 0.5 kg, k = 5 N/m โจทย์ต้องการให้หา T แทนค่าจะได้ = 2(3.14)√ 0.5 5 = 1.99 ตอบ คาบการเคลื่อนที่เท่ากับ 1.99 วินาที ตัวอย่างที่ 2 วัตถุมวล 200 กรัม ติดที่ปลายสปริงซึ่งมีค่าคงตัวสปริง 5 นิวตันต่อเมตร ถ้าดึงวัตถุนี้และปล่อยจากหยุดนิ่งที่ ตำแหน่ง x = 0.05 เมตร จงหา ก. ความถี่เชิงมุม ข. ความเร็วที่ตำแหน่ง x = 0.03 m ค. ขนาดความเร็วสูงสุด ง. ความเร่งที่ตำแหน่ง x = 0.02 m จ. ขนาดความเร่งสูงสุด แนวคิด ความถี่เชิงมุมของมวลติดสปริงหาได้จากสมการ = √ ความเร็วของวัตถุที่ตำแหน่งต่างๆ หาได้จาก = ±√2 − 2 ขนาดความเร็วของวัตถุมีค่าสูงสุดที่จุดสมดุล = ความเร่งที่ตำแหน่งต่างๆ หาได้จากสมการ = − 2 ขนาดความเร่งสูงสุด หาได้จากสมการ = 2
22 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบความรู้ที่ 1.1 เรื่อง การคำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสั่นของวัตถุติดปลายสปริง (ต่อ) วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ m = 200 g, k= 5 N/m, A =0.05 m โจทย์ต้องการให้หา ก. ความถี่เชิงมุม แทนค่าจะได้ = √ = √ 5 20010−3 = 5 / ข. ความเร็วที่ตำแหน่ง x = 0.03 m แทนค่าจะได้ = ±5√(0.05) 2 − (0.03) 2 = ±0.2 / ค. ขนาดความเร็วของวัตถุมีค่าสูงสุดที่จุดสมดุล แทนค่าจะได้ = = 5(0.05) = 0.25 / ง. ความเร่งที่ตำแหน่ง x = 0.02 m แทนค่าจะได้ = − 2 = −(5 2 )(0.02) = −0.5 / 2 จ. ขนาดความเร่งของวัตถุมีค่าสูงสุดที่จุดปลายของการเคลื่อนที่ แทนค่าจะได้ = 2 = (5 2 )(0.05) = 1.25 / 2 ตอบ วัตถุมีความถี่เชิงมุมเท่ากับ 5 เรเดียนต่อวินาที ความเร็วของวัตถุที่ตำแหน่ง x = 0.03 เมตร เท่ากับ 0.2 เมตรต่อวินาที ขนาดความเร็วของวัตถุมีค่าสูงสุด เท่ากับ 0.25 เมตรต่อวินาที ความเร่งของวัตถุที่ตำแหน่ง x = 0.02 เมตร เท่ากับ -0.5 เมตรต่อวินาที2 ขนาดความเร่งของวัตถุมีค่าสูงสุดเท่ากับ 1.25 เมตรต่อวินาที2
23 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แบบฝึกหัดที่ 1.1 เรื่อง คำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสั่นของวัตถุติดปลายสปริง คำชี้แจง ให้นักเรียนแสดงวิธีทำเพื่อให้ได้คำตอบ (10 คะแนน) 1. แขวนมวล 4.9 กิโลกรัม กับสปริงแล้วปล่อยให้สั่นขึ้นลง วัดคาบของการสั่นได้ 0.5 วินาที ถ้าเอามวลนี้ออก สปริงจะสั้นกว่าตอนที่แขวนมวลอยู่เท่าใด แนวคิด ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ตอบ ............................................................................................................................................................ 2. แขวนมวล 4 กิโลกรัม กับสปริงแล้วปล่อยให้สั่นในแนวดิ่ง ปรากฏว่าวัดคาบการสั่นได้ 2 วินาที ถ้านำมวล 8 กิโลกรัม มาแขวนแทนมวล 4 กิโลกรัม แล้วปล่อยให้สั่นขึ้นลง จะสั่นด้วยความถี่เท่าใด แนวคิด ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................ 3. จากรูป เป็นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัดกับเวลาของการเคลื่อนที่ของวัตถุมวล 50 กรัม ซึ่งติดไว้ กับปลายข้างหนึ่งของลวดสปริงเบา ถ้าไม่คิดแรงเสียดทานที่กระทำต่อวัตถุและลวดสปริง ค่าคงตัวของลวด สปริงมีค่าเท่าใดในหน่วยนิวตันต่อเมตร แนวคิด ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................
24 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แบบฝึกหัดที่ 1.1 เรื่อง คำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสั่นของวัตถุติดปลายสปริง (ต่อ) 4. มวล 4 กิโลกรัม ยึดกับสปริงบนพื้นราบลื่น เมื่อทำให้เคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย มวลจะสั่นด้วย แอมพลิจูด 6 เซนติเมตร และมีคาบ 3 วินาที จงหา ก. ค่าคงตัวของสปริง ข. ความเร็วสูงสุด ง. ความเร่งสูงสุด แนวคิด ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................ 5. กล่องมวล m ติดอยู่กับปลายข้างหนึ่งของสปริงและอยู่บนพื้นระดับลื่น มีคาบการสั่น 4 วินาที ถ้านำวัตถุ มวล 1 กิโลกรัม ไปวางบนกล่อง คาบการสั่นเป็น 5 วินาที จงหามวลของกล่อง แนวคิด ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................
25 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.6 เรื่อง คลื่นลูกตุ้ม คำชี้แจง ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มพิจารณาภาพต่อไปนี้ และอภิปรายภายในกลุ่ม เพื่อตอบคำถามใต้ภาพ และส่งตัวแทนนำเสนอผลการอภิปราย (5 คะแนน) ภาพที่ 1.9 คลื่นลูกตุ้ม ที่มา : https://ima.org.uk/4939/pendulum-pattern-perception/ คำถาม หากออกแรงแกว่งลูกตุ้ม นักเรียนคิดว่าลูกตุ้มจะแกว่งพร้อมกันหรือไม่ เพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... เมื่อออกแรงแกว่งลูกตุ้ม ลูกตุ้มจะแกว่งพร้อม กันหรือไม่และเพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น เรา ไปค้นหาคำตอบในกิจกรรมต่อไปเลยครับ
26 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.7 เรื่อง ปัจจัยที่มีผลต่อการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย รายชื่อสมาชิกในกลุ่ม 1. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 2. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 3. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 4. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 5. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 6. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. คำชี้แจง 1. ครูแบ่งนักเรียนเป็นกลุ่มๆ ละ 5 - 6 คน คละตามระดับเก่ง ปานกลาง อ่อน 2. นักเรียนแต่ละกลุ่มศึกษาวิธีการทำกิจกรรมให้เข้าใจ 3. นักเรียนแต่ละกลุ่มทำกิจกรรมตามขั้นตอนด้วยความตั้งใจ พร้อมทั้งบันทึกผลการทดลอง และอภิปรายสรุปผลการทดลอง (10 คะแนน) จุดประสงค์ของการทดลอง 1. ศึกษาตัวแปรที่ส่งผลต่อการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย 2. หาคาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย 3. หาความสัมพันธ์ระหว่างคาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายกับตัวแปรที่ส่งผลต่อการแกว่งของลูกตุ้ม อย่างง่าย อุปกรณ์การทดลอง รายการ จำนวน (ต่อกลุ่ม) 1. ลูกกลมโลหะ 1 ชุด 2. เชือกเบา 1 เมตร 3. ไม้เมตร 1 อัน 4. นาฬิกาจับเวลา 1 เรือน 5. ขาตั้ง (stand) พร้อมแขนแขวนลูกตุ้ม 1 ชุด
27 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.7 เรื่อง ปัจจัยที่มีผลต่อการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย (ต่อ) วิธีการทดลอง 1. นักเรียนกำหนดข้อกล่าวอ้างที่จะทำการศึกษา 2. นักเรียนจัดอุปกรณ์ โดยใช้เชือกผูกกับลูกกลมโลหะ และปลายเชือกอีกด้านผูกติดกับขาตั้ง ให้ลูกกลม โลหะแขวนอยู่ในแนวดิ่ง 3. นักเรียนทำการศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ตามข้อกล่าวอ้างในข้อที่ 1 โดย การแกว่งลูกตุ้มด้วยมุมไม่เกิน 10 องศา บันทึกเวลาการแกว่งของลูกตุ้มจำนวน 10 รอบ 4. นักเรียนทำการทดลองในข้อ 3 ซ้ำอีก 2 รอบ คำนวณหาเวลาเฉลี่ยที่ใช้ในการแกว่ง 10 รอบ และหา คาบการแกว่งของลูกตุ้ม แล้วบันทึกผลลงในตารางบันทึกผลการทดลอง 5. นักเรียนเขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างคาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายกับตัวแปรที่ส่งผลต่อการ แกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย โดยให้คาบการแกว่งของลูกตุ้มเป็นแกนตั้ง และปัจจัยที่ศึกษาเป็นแกนนอน ข้อกล่าวอ้าง …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ตารางบันทึกผลการทดลอง ตัวแปร เวลาจำนวน 10 รอบ (วินาที) คาบ ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย (วินาที/รอบ)
28 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.7 เรื่อง ปัจจัยที่มีผลต่อการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย (ต่อ) เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างคาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่ายกับตัวแปรที่ศึกษา อภิปรายผลการทดลอง …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. สรุปผลการทดลอง …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. คาบ (วินาที) ตัวแปรที่ ศึกษา
29 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.8 เรื่อง การสร้างข้อวิพากษ์เบื้องต้น รายชื่อสมาชิกในกลุ่ม 1. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 2. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 3. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 4. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 5. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. 6. ………………………………………………………………..………… ชั้น ม.5/………. เลขที่.................. คำชี้แจง 1. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันวิพากษ์ภายในกลุ่มตนเอง และร่วมกันสร้างคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ผ่าน การเขียน ประกอบด้วย ข้อกล่าวอ้าง หลักฐานเชิงประจักษ์ และเหตุผลโดยการเชื่อมโยงหลักฐาน เชิงประจักษ์จากการทดลอง เพื่อยืนยันข้อกล่าวอ้าง (ตามกิจกรรมที่ 1.7) ให้สมบูรณ์ รายการ ข้อกล่าวอ้าง สมมติฐาน ตัวแปรต้น ตัวแปรตาม ตัวแปรควบคุม ผลการทดลอง (หลักฐานเชิงประจักษ์)
30 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.9 เรื่อง การสร้างคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ คำชี้แจง 1. ให้นักเรียนเขียนคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งประกอบด้วยข้อกล่าวอ้าง หลักฐาน และเหตุผลให้ สมบูรณ์ ชื่อ-นามสกุล............................................................ชั้น. ม.5/………….เลขที่............... ข้อกล่าวอ้าง/ข้อสรุปของนักเรียน หลักฐานของนักเรียน เหตุผลของนักเรียน
31 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบกิจกรรมที่ 1.10 เรื่อง ระดมสมอง คำชี้แจง 1. ให้นักเรียนแต่ละคนคิด หาคำตอบในคำถามที่ครูกำหนดไว้ (10 คะแนน) 2. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนช่วยกันคิดและบันทึกคำตอบ 3. นักเรียน 3 คู่ (6 คน) รวมเป็นกลุ่ม ร่วมกันคิด แบ่งปันและแลกเปลี่ยนเรียนรู้ในกลุ่ม การแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ภาพที่ 1.10 ลูกตุ้มอย่างง่าย ที่มา : http://www.digitalschool.club จากการทดลองการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย พบว่า แรงดึงกลับเป็นแรงที่ดึงลูกตุ้มกลับมายังตำแหน่ง สมดุล ทำให้ลูกตุ้มเกิดการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ สมการ แรงดึงกลับของลูกตุ้มอย่างง่าย แรงที่กระทำต่อลูกตุ้มอย่างง่าย (กฎของนิวตัน) ความเร่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ความเร่งของระบบที่เคลื่อนที่แบบ ฮาร์มอนิกอย่างง่าย ความถี่เชิงมุมของลูกตุ้มอย่างง่าย คาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ความถี่การแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย
32 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย ใบความรู้ที่ 1.2 เรื่อง การคำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ตัวอย่างที่ 1 ลูกตุ้มอย่างง่ายมีความยาวของสายลูกตุ้ม 50 เซนติเมตร คาบการแกว่งของลูกตุ้มมีค่าเท่าใด แนวคิด คาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย = 2√ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ l = 50 cm, g = 9.8 m/s2 โจทย์ต้องการให้หา T แทนค่าจะได้ = 2(3.14)√ 0.5 9.8 = 1.42 ตอบ คาบการแกว่งของลูกตุ้มเท่ากับ 1.42 วินาที ตัวอย่างที่ 2 ลูกตุ้มอย่างง่ายมีคาบบนผิวโลกเท่ากับ 3 วินาที ถ้านักบินอวกาศนำลูกตุ้มอย่างง่ายนี้ไปหาคาบบนดวงจันทร์ ได้เท่ากับ 7.4 วินาที ให้หาค่าความเร่งโน้มถ่วงบนดวงจันทร์ แนวคิด คาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ℎ = 2√ ℎ , = 2√ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ TEarth = 3 s, gEarth = 9.8 m/s2 , TMoon = 7.4 s โจทย์ต้องการให้หา gMoon แทนค่าจะได้ ℎ = 2√ ℎ …..(1) = 2√ …..(2) นำ (2)/(1) จะได้ ℎ = √ ℎ = ℎ ( ℎ ) 2 = 9.8 ( 3 7.4 ) 2 = 1.6 / 2 ตอบ ความเร่งโน้มถ่วงบนดวงจันทร์เท่ากับ 1.6 เมตรต่อวินาที2
33 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แบบฝึกหัดที่ 1.2 เรื่อง การคำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย คำชี้แจง ให้นักเรียนแสดงวิธีทำเพื่อให้ได้คำตอบ (10 คะแนน) 1. ถ้าต้องการให้ลูกตุ้มอย่างง่ายแกว่ง 50 รอบ ในเวลา 80 วินาที จะต้องใช้เชือกความยาวเท่าใด แนวคิด ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................ 2. ลูกเหล็กทรงกลมมวล 1 กรัม แกว่งแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย มีแอมพลิจูด 2 มิลลิเมตร ความเร่งที่จุดปลาย ของการแกว่งมีค่าเป็น 8x103 เมตรต่อวินาที2 จงหา ก. ความถี่ของการแกว่ง ข. ความเร็วที่ตำแหน่งสมดุล แนวคิด ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................ 3. ลูกตุ้มนาฬิกาอันหนึ่ง เมื่อแกว่งบนโลกจะมีคาบการแกว่ง 2 วินาที ถ้านำไปแกว่งบนดาวดวงหนึ่งซึ่งมีมวล เป็น 16 เท่าของโลก และรัศมีเป็น 2 เท่าของโลก จะมีคาบการแกว่งเป็นกี่วินาที แนวคิด ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................
34 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง แรงกับการสั่นของมวลติดปลายสปริงและลูกตุ้มอย่างง่าย แบบฝึกหัดที่ 1.2 เรื่อง การคำนวณหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย (ต่อ) 4. เชือกเส้นที่หนึ่งยาว L เชือกเส้นที่หนึ่งยาว 2L ต่างมีมวลติดที่ปลายเชือก เมื่อทำให้มวลแกว่งแบบ ฮาร์มอนิกอย่างง่าย ถ้าอัตราเร็วสูงสุดของมวลที่ปลายเชือกทั้งสองมีค่าเท่ากัน แอมพลิจูดของมวลที่ปลายเชือก เส้นที่หนึ่งเป็นกี่เท่าของเส้นที่สอง แนวคิด ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................ 5. จากภาพ เป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างคาบการแกว่งของลูกตุ้มกับรากที่สองความยาวเชือกบนดาว ดวงหนึ่ง ถ้าลูกตุ้มเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ค่าความเร่งโน้มถ่วงเนื่องจากดวงดาวนี้เป็นเท่าใด แนวคิด ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ วิธีทำ โจทย์กำหนดให้................................................................................................................................... โจทย์ต้องการให้หา............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ตอบ ............................................................................................................................................................